Диффузионный датчик механических сигналов

 

ДИФФУЗИОННЫЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, выполненный в виде герметичного полого корпуса, разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, причем измерительный канал и прилегаю-: щие к перегородке части отсеков заполнены электролитом, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения надежности, отсеки выполнены в виде суживающихся к.концу капилляров с гидрофобной поверхностью , при этом отсеки вакуумироват ны, а электролит обезгажен. ю СП ф ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 01 G 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHONV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 (21) 2755169/18 10 (22) 12. 04. 79 (46) 23 .11.84. Вюл. Р 43 (72)- A И.Желонкин, Ю.Н.Осипов и И.Г.Щигорев . (53) 541.138;621.38(088.8) (56) 1.Патент Cia Р 3295027, кл . 317-230, опублик. 1963.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 232531, кл G 01 Р 3/30, 1967 (прототип). (54) (57) ДИФФУЗИОННЫЙ ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, выполненный

„„SU„„1125667 A в виде герметичного полого корпуса,. разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, причем измерительный канал и прилегаю-: щие к перегородке части отсеков заполнены электролитом, о т л и — ч а ю шийся тем, что, с целью повышения .надежности, отсеки выполнены в виде суживающихся к.концу капилляров с гидрофобной поверхностью, при этом отсеки вакуумирова-.. ны, а электролит обезгажен.

1125667 ного материала, разделенный на два отсека перегородкой 2, содержащей измерительный канал 3, на выходах

-которого размещены электроды электрохимических ячеек: два противоэлектрода 4 и два измерительных электрода 5. Измерительный канал и прилегающие к перегородкам. части отсеков содержат предварительно обезгаженный электролит 6. Отсеки выполнены в виде суживающихся к концу капилляров 7 с внутренней гидрофобной поверхностью.

Концы отсеков свободны от электролита и вакуумированы. Свободная поверхность электролита у стенки капилляра искривлена и представляет собой выпуклый мениск.

Датчик работает следующим образом.

После включения источника постоян ного напряжения (порядка 0,6-0,9B) в цепи измерительных электродов возникают начальные (фоновые) токи порядка 0,1-0,3мА. В качестве выходного сигнала датчика используется напряжение между точками соединения измерительных электродов с соответствующими сопротивлениями нагрузки. При отсутствии механического сигнала, направленного вдоль оси чувствительности датчика, вследствие равенства начальных токов измерительных электродов выходное напряжение датчика равно нулю. При наличии механического сигнала, например, ускорения вследствие смещения внутри корпуса датчика инертной массы (электролита) через измерительный канал преобразователя протекает конвективный поток электроактивных ионов, пропорциональный внешнему сигналу.

Вследствие диффузии электроактивных ионов к стенкам канала и после.дующей реакции окисления на стенках измерительных электродов осуществляется преобразование конвективного потока, ионов в пропорциональный электрический сигнал.

При этом на одном из измерительных электродов, ближайшем к набегающему потоку, предельный ток диф фузии возрастает, а на другом остается равным начальному току. Это приводит к возрастанию выходного напряжения датчика,.которое по величине и знаку пропорционально внешнему механическому воздействию.

При смещении электролита происходит проникновение его в более узкую часть одного из капилляров.

Искривление поверхностного слоя жидкости (мениск) приводит к появлению дополнительного давления на жидкость, величина которого пропорциональна поверхностному натяжению и кривизне поверхности, поэтому

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диффузионным преобразователям механических воздействий, и может быть исполь зовано для измерения ускорения, скорости, смещения и т.д.

Известен диффузионный преобразова.тель механических сигналов, состоящий из полого корпуса, выполненного из инертного материала, заполненного электролитом, образующим совместно с электродами преобразователь потока в электрический сигнал — обратимую окислительно-восстановительную систему, корпус разделен на два отсека узким каналом, в котором 15 размещен преобразователь потока, ограниченный с торцовых сторон упругими мембранами(1).

Наиболее близким к изобретению является диффузионный датчик механических сигналов, выполненный в виде герметичного полого корпуса, разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электроды электрохимических ячеек, причем

25 измерительный канал и прилегающие .к перегородке части отсеков заполнены электролитом(23.

Недостатком известных технических решений является невысокая надежность датчиков из-за наличия внутри объема датчика газа, пузырьки которого, осаждаясь на стенках измерительного канала, препятствуют диффузии электроактивных ионов к стенкам канала.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в диффузионном датчике механических сигналов, выполненном в виде герметичного полого корпуса, разделенного на два отсека перегородкой с измерительным каналом, на выходах которого размещены электроды 45 электрохимических ячеек, причем измерительный канал и прилегающие к перегородке части отсеков запол1 ены электролитом, отсеки выполнены виде суживающихся к концу капилляров с гидрофобной поверхностью, при этом отсеки вакуумированы, а электролит.обезгажен.

Отсутствие газа внутри объема датчика, достигаемое за счет предварительного обезгаживания электролита и вакуумирования отсеков, исключает возможность блокировки поверхности электродов пузырьками газа, при этом роль упругого элемента выполняет суживающийся капилляр с гидрофобной поверхностью.

На чертеже изображен предлагаемый диффузионный датчик.

Датчик содержит герметичный полый корпус 1, выполненный из инерт- 65

1125667

1 Составитель М.Кривенко

Редактор О.Юрковецкая . Техред М. Кузьма

Корректор A.Tÿcêî

Подписное

Эаказ 8549/39 Тираж 682

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 проникновение жидкости в суживающийся капилляр создает выталкивающую силу, которая по свсему характеру аналогична упругой силе, т.е. пропорциональна смещению.

При постоянной величине внешнего механического сигнала (ускорении) выталкивающая сила уравновешивается инерционной силой ° При исчезновении механического воздействия выталкивающая сила возвращает инертную массу 10 (электролит) в исходное положение.

Упругая система датчика имеет . высокую стабильность, малую зависимость от внешних условий (температуры, давления и пр. .. 15

Предварительное вакуумирование отсеков и обезгаживание электролита позволяют исключить блокировку ! рабочей поверхности измерительных электродов пузырьками газа, которые могли бы присутствовать в электролите или проникать в .- него из . объема отсека, свободного от электролита.

Изобретение позволит получить диффузионный датчик с более высокой чувствительностью и надежностью работы, увеличить срок службы в

2-2,5 раза.

Предлагаемый датчик может нормально функционировать не только при наличии, но и в отсутствии силы тяжести, т.е. в состоянии невесомости. Кроме того, датчик может использоваться .не только для регистрации горизонтальных, но и вертикальных механических сигналов.